在量子计算这个被寄予厚望的前沿领域,一个尴尬的真相正被摆上台面。
德国雷根斯堡应用技术大学的一支研究团队最新分析发现,绝大多数关于量子计算进展的科学论文,其研究结果根本无法被独立复现。
这一发现可能会削弱近年来量子计算行业所宣称的诸多成就的可信度,也让这个快速发展的领域,面临一场类似心理学界曾经经历过的"复现危机"。
数字背后的残酷现实
领导这项研究的沃尔夫冈·毛雷尔与同事们采用了两阶段分析方法。
他们首先人工评估了过去五年间127篇精心挑选的论文样本,随后借助计算机程序,将分析范围自动扩展至近5000篇论文。
为了评估每篇论文结果的可复现性,研究团队设定了五项评判标准。
前三项标准聚焦于论文是否提供了可在独立量子计算机上运行的代码,以及相关操作指引与文档的完备程度。
第四项标准评估了硬件相关信息的可获得性,最后一项则直接测试所提供的量子计算程序能否顺利运行、不出现错误。
结果令人担忧——在人工评估的127篇论文中,仅有24.4%的论文提供了可供尝试运行的代码,而在这部分代码里,竟有64.5%在实际运行时以失败告终。
规模更大的自动化分析虽未包含实际执行测试环节,却得出了相似结论:近5000篇论文中,只有26.8%提供了足够信息以供他人尝试复现。
毛雷尔坦言,与传统计算机科学研究的标准相比,这一结果相当负面。
"我们四五年前也做过一次规模较小的类似研究,当时情况就已经不理想,但这么多年过去,情况并没有真正改善,"他说,"我们原本以为现在的数据会更好看一些。"
硬件之殇:量子机器为何"善变"
在毛雷尔看来,造成这一局面的重要原因,在于当前量子计算硬件本身的多变性与不稳定性,而这套硬件体系至今仍处于成熟过程之中。
对于传统计算机而言,研究人员可以在相当抽象的层面上进行工作,编写代码时无需过多担心计算机物理特性是否会随时间发生变化。
但对于目前存在的量子计算机而言,情况完全不同——这些设备往往通过云端访问,其物理表现可能每天都在发生细微变化。
毛雷尔特别强调,他并不想将复现率低下简单归咎于论文作者的懈怠,或学界对此缺乏硬性要求。
"量子机器本身就具有异乎寻常的多变性,"他说。
量子技术非营利组织Unitary Foundation的研究员威廉·曾对此表示认同。
他指出,软件——尤其是在量子计算这样快速演变的领域——本质上是一种"活的事物",需要持续维护的社区支持才能保持生命力。
曾表示自己对这一分析结果并不感到意外,但他也预期,社区的协作努力,加上人工智能编程助手的应用,有望在未来改善这一局面。
"AI辅助编程已经开始让人们更容易直接从论文结果中生成可用于复现的代码,"他补充道。
然而,并非所有学者都对此感到警觉。
芝加哥大学计算机科学家弗雷德·钟表示,自己对这项新分析的结果并不特别担忧。
"量子计算与相关软件系统尚处于起步阶段,变化迅速——可复现性问题,会随着这一领域的逐步成熟而愈发受到重视,"他说。
他以传统计算机科学的发展历程为例指出,业内耗费了数十年时间才逐渐形成相互要求复现标准的共识文化。
"就目前阶段而言,对于量子计算来说,创新或许比可复现的基础设施建设更为重要,"钟总结道。
不过,研究团队成员拉尔夫·拉姆绍尔透露,量子计算研究者群体中已经涌现出改变现状的积极意愿,外界对这项新研究的反馈总体正面。
他建议研究人员应当从实验设计之初,就开始系统性地考虑可复现性问题,而这项研究本身,恰好提供了一套可供参考的复现方案模板——为这个仍在摸索标准的年轻领域,留下了一份颇具建设性的路线图。
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